Home-theater-designers
De oceaan is een raketkerkhof. Puin van duizenden opgebrande raketten, satellieten en shuttles ligt op de oceaanbodem. Het hergebruiken van raketten betekent minder afval, minder kosten en de mogelijkheid om veel gemakkelijker terug te komen van een bestemming.
Ruimtevaartuigen zien landen en gemakkelijk weer opstijgen, is iets dat we al duizend keer in films hebben gezien. Nu zien we het ook in het echt. SpaceX heeft nu met succes meer dan 50 raketten gelanceerd en geland sinds ze in 2015 begonnen te proberen.
Dus, hoe kunnen raketten terug op aarde landen? Dit artikel behandelt de ongelooflijke technologie achter herbruikbare raketten.
De uitdagingen van het landen van raketten
Unsplash - geen toeschrijving vereist
Er zijn verschillende uitdagingen bij het landen van raketten, zelfs als ze slechts gedeeltelijk herbruikbaar zijn.
- Brandstof : Om aan de atmosfeer van de aarde te ontsnappen, is een raket nodig om een ongelooflijke 17.500 mijl per uur te bereiken, ook wel bekend als de ontsnappingssnelheid. Hiervoor is een enorme hoeveelheid brandstof nodig. De brandstof is meestal ongelooflijk dure vloeibare zuurstof. Om een raket succesvol te laten landen, is brandstof in reserve nodig.
- Thermische bescherming : Voor echte herbruikbaarheid moet de hele raket worden uitgerust met thermische beveiliging, iets dat meestal alleen overblijft voor het deel dat terugvalt naar de aarde. Dit voorkomt dat delen van de raket worden beschadigd of vernietigd bij terugkeer in de atmosfeer van de aarde. Dit geldt ook voor raketten gericht op Mars .
- Landingsgestel : De raket heeft ook een landingsgestel nodig. Dit moet zo licht mogelijk worden gemaakt met behoud van de kracht die nodig is om de enorme raket te ondersteunen (de Falcon 9, een van SpaceX's raketten, weegt 550 ton).
- Gewicht : Hoe zwaarder een ruimtevaartuig is, hoe meer brandstof er nodig is en hoe moeilijker het is om weer binnen te komen. Lege brandstoftanks voegen weerstand en gewicht toe aan de raket, daarom worden brandstoftanks meestal laten vallen en mogen ze in de atmosfeer verbranden. Verder zullen thermische bescherming en het landingsgestel beide aanzienlijk gewicht toevoegen.
Zoals we al zeiden, is SpaceX er nu al vele malen in geslaagd deze ongelooflijke prestatie te leveren. Dus wat is de verbazingwekkende technologie achter herbruikbare raketten?
3d printen
Unsplash - geen toeschrijving vereist
3D-printen brengt een revolutie teweeg in industrieën over de hele wereld, niet in de laatste plaats de technologie achter raketten. In feite zijn sommige raketten nu bijna volledig 3D-geprint.
Een voordeel van 3D-printen is dat ingenieurs in totaal minder onderdelen kunnen produceren. Gedrukte onderdelen kunnen veel complexer zijn en hebben geen dure en unieke productietools nodig voor elk onderdeel. Dit verlaagt de kosten van het bouwen van raketten en verhoogt de efficiëntie van het productieproces.
slepen en neerzetten game maker gratis
Brandstoftanks voor 3D-printen betekent dat u geen naden in het metaal nodig heeft - een typisch zwak punt dat problemen kan veroorzaken bij raketten. Een ander groot voordeel van 3D-printen is de mogelijkheid om optische onderdelen te produceren van lichtgewicht materialen, waardoor het totale gewicht van de raketten wordt verminderd.
Retropropulsie en geleiding
Om een raket te laten landen, moet de retrograde stuwkracht groter zijn dan het gewicht van de raket. Het moet ook worden gevectoriseerd, wat betekent dat de stuwkracht directioneel is en kan worden gebruikt om de afdaling van de raket te stabiliseren.
Voor retropropulsie om de raket te stabiliseren, moet deze zeer nauwkeurige informatie hebben over de positie, hoogte en hoek van de raket. Dit vereist hightech systemen die nauwkeurige, realtime metingen leveren met directe feedback naar de boegschroeven. Dit worden reactiecontrolesystemen (RCS) genoemd.
Reactiecontrolesystemen
Een RCS levert kleine hoeveelheden stuwkracht in verschillende richtingen om de hoogte en rotatie van de raket te regelen. Bedenk dat rotatie rollen, stampen en gieren kan omvatten, en dat de RCS dit allemaal tegelijk moet voorkomen en tegelijkertijd de afdaling van de raket moet regelen.
De RCS maakt gebruik van verschillende stuwraketten die in een optimale configuratie rond de raket zijn geplaatst. De grootste uitdaging bij boegschroeven is ervoor te zorgen dat brandstof wordt bespaard.
Een voorbeeld is het Merlin-raketsysteem van SpaceX. Dit is een reeks van 10 afzonderlijke motoren die worden bestuurd door een drievoudig redundant besturingssysteem. Elk van de 10 engines heeft een verwerkingseenheid en elke verwerkingseenheid gebruikt drie computers die elkaar constant in de gaten houden om de kans op fouten drastisch te verkleinen.
maak opstartbare usb van iso windows 7
De Merlin-motor gebruikt RP-1 (zeer geraffineerde kerosine) en vloeibare zuurstof als drijfgassen. De meest recente versie van de motor kan smoren (controleren hoeveel vermogen hij gebruikt) tot 39% van zijn maximale stuwkracht, wat essentieel is voor controle op hoog niveau bij het landen van de raket.
Rastervinnen
VargaA / Wikimedia Commons
Rastervinnen worden gebruikt om herbruikbare raketten zoals de Falcon 9 naar hun landingspositie te leiden. Uitgevonden in de jaren 50, zijn roostervinnen gebruikt in verschillende raketten.
Rastervinnen hebben het uiterlijk van aardappelstampers die loodrecht uit de raket steken. Ze worden gebruikt omdat ze een hoog niveau van controle over raketvluchten mogelijk maken met hypersonische en supersonische snelheden. Traditionele vleugels veroorzaken daarentegen schokgolven en verhogen de weerstand bij deze veel hogere snelheden.
Omdat roostervinnen de luchtstroom door de vin zelf mogelijk maken, heeft deze veel minder weerstand, terwijl de raket kan worden gedraaid of gestabiliseerd door de vin te draaien of te werpen, net als een vleugel, maar efficiënter.
Een andere reden waarom rasterboetes worden gebruikt, is dat ze bij herbruikbare raketten technisch achteruit vliegen wanneer ze landen. Dit betekent dat de voor- en achterkant van de raket vrij gelijkaardig moeten zijn, zodat ze in beide richtingen kunnen worden bestuurd.
Landingsgestel
Het is duidelijk dat een herbruikbare raket een soort landingsgestel nodig heeft. Deze moeten licht genoeg zijn om de hoeveelheid brandstof die nodig is voor de vlucht en terugkeer niet drastisch te verhogen, maar ook sterk genoeg om het gewicht van de raket te dragen.
hoe herstel ik verwijderde Facebook-berichten
Momenteel gebruiken SpaceX-raketten 4 landingspoten die tijdens de vlucht tegen het lichaam van de raket worden gevouwen. Deze vouwen vervolgens uit met behulp van de zwaartekracht voordat ze landen.
Maar Elon Musk verklaarde in januari 2021 dat ze voor SpaceX's grootste raket ooit, de Super Heavy-booster, zouden proberen de raket te vangen met behulp van de lanceertorenarm. Dit zal het gewicht van de raket verminderen omdat hij geen landingspoten meer nodig heeft.
Landen in de lanceertoren betekent ook dat de raket niet vervoerd hoeft te worden voor hergebruik. In plaats daarvan moet het gewoon worden teruggeplaatst en van brandstof worden voorzien waar het is.
Dat is niet alles
Raketten stijgen al tientallen jaren op en vliegen de ruimte in, maar om ze veilig naar de aarde te laten terugkeren voor hergebruik, waren veel technologische doorbraken nodig.
We konden niet alle verbazingwekkende technologie behandelen die wordt gebruikt in raketten die terug op aarde kunnen landen, maar we hopen dat je iets nieuws hebt geleerd in dit artikel! De ruimtevaarttechnologie breidt zich snel uit en het is spannend om na te denken over wat er over een paar jaar mogelijk is.
Deel Deel Tweeten E-mail Hoe SpaceX lanceert live te bekijkenWil je de volgende vlucht van SpaceX naar de ruimte halen? Hier kun je de volgende lancering bekijken.
Lees volgende Gerelateerde onderwerpen- Technologie uitgelegd
- Ruimte
- Reis
- Futurologie
- Astronomie
Jake Harfield is een freelance schrijver gevestigd in Perth, Australië. Als hij niet aan het schrijven is, is hij meestal in de bush om de plaatselijke fauna te fotograferen. Je kunt hem bezoeken op www.jakeharfield.com
Meer van Jake HarfieldAbonneer op onze nieuwsbrief
Word lid van onze nieuwsbrief voor technische tips, recensies, gratis e-boeken en exclusieve deals!
Klik hier om je te abonneren